露天采礦技術(shù)分析探討
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摘要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展及科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，對礦產(chǎn)資源的需求量也逐漸提高，采礦行業(yè)不斷利用國外的新型技術(shù)和設(shè)備。露天采礦技術(shù)作為當(dāng)前采礦行業(yè)的主流操作方式，得到廣泛應(yīng)用。通過對當(dāng)前露天采礦的具體流程技術(shù)進行分析，結(jié)合當(dāng)前采礦技術(shù)的發(fā)展，對當(dāng)前露天開采時運用的新興技術(shù)進行探析。
關(guān)鍵詞：露天采礦；技術(shù)分析；采礦技術(shù)
引言
隨著經(jīng)濟飛速發(fā)展，社會對礦產(chǎn)資源消耗日益增大，對采礦行業(yè)提出了更高的要求，促使采礦行業(yè)的不斷發(fā)展。隨著生態(tài)文明建設(shè)的不斷深入，國家及人民越來越重視環(huán)境保護，采礦行業(yè)作為對環(huán)境污染較為嚴重的行業(yè)，需要不斷學(xué)習(xí)先進技術(shù)并進行創(chuàng)新，在滿足日益增長的礦產(chǎn)資源需求的前提下，提升采礦工程的質(zhì)量和效率，保護生態(tài)環(huán)境，提高采礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。
1采礦技術(shù)的特征及分類
1.1采礦技術(shù)的特征
采礦作業(yè)具有危險性，雖然露天采礦作業(yè)相對于地下作業(yè)安全性較高，但在實際的工作中也不能忽視采礦作業(yè)中的安全隱患。在露天作業(yè)中對多設(shè)備聯(lián)動的要求較高，設(shè)備的使用與技術(shù)的組合較為復(fù)雜，這一因素導(dǎo)致露天采礦作業(yè)具有一定的復(fù)雜性與危險性[1]。因此施工企業(yè)在施工中要根據(jù)工程實際情況，選擇合適的施工方式，避免由于工程企業(yè)選擇施工方式不當(dāng)導(dǎo)致的安全事故。
1.2露天采礦分類
露天采礦按照其作業(yè)的連續(xù)性可以劃分為間斷式、半連續(xù)式及連續(xù)式等。所謂間斷式就是利用大型機械設(shè)備對礦產(chǎn)進行開采，然后再利用汽車進行運輸，這種開采方式由于采用較多功率較大的機械設(shè)備，導(dǎo)致整個開采過程中對于汽、柴油等油耗較高，使得成本較高，且易造成環(huán)境污染[2]。隨著生態(tài)文明建設(shè)的深入，相關(guān)行業(yè)對采礦過程中減少油耗、保護環(huán)境等問題投入了大量成本，當(dāng)前比較常用的是卡車輔助架線技術(shù)，通過對發(fā)動機供電使其處于怠速狀態(tài)，可以顯著降低尾氣排放量及油耗，新能源的采用也為采礦過程中對于生態(tài)環(huán)境的保護起到了重要作用。當(dāng)前露天開采常用的方式是半連續(xù)式及連續(xù)式開采，此方法運輸成本及污染程度低，符合綠色、低碳、環(huán)保理念。但其對礦場地質(zhì)及實際工作環(huán)境有著較高要求[3]。一旦現(xiàn)場地質(zhì)使得施工難度較大，爆破時將比較難以控制，使爆破很難達到開采所需效果，使得需要額外進行爆破而導(dǎo)致開采成本增加。
2傳統(tǒng)露天采礦流程技術(shù)分析
2.1穿孔流程
在進行露天開采時第一道工序是穿孔，穿孔水平將直接決定爆破質(zhì)量，對于整個采礦過程有重要意義，因此在進行穿孔時要注意以下事項：①由于關(guān)鍵位置需要用到相應(yīng)的機械設(shè)備進行輔助穿孔，所以在施工現(xiàn)場要保證這類設(shè)備能即用即取[4]；②在進行穿孔時要根據(jù)開采相關(guān)規(guī)定以及采礦進度施行分區(qū)作業(yè)，確保穿孔的質(zhì)量；③在進行穿孔作業(yè)之前要統(tǒng)籌安排，做好相關(guān)流程的設(shè)計，按照相關(guān)規(guī)定進行設(shè)計，如在穿孔作業(yè)中孔深誤差應(yīng)當(dāng)控制在5mm以內(nèi)，而孔位誤差應(yīng)當(dāng)控制在3mm以內(nèi)，以此來確保穿孔作業(yè)的質(zhì)量。由于施工現(xiàn)場存在諸多不確定因素，在進行實際作業(yè)時補孔作業(yè)時有發(fā)生，在進行補孔作業(yè)時應(yīng)當(dāng)盡可能避免之前失敗的廢孔，應(yīng)當(dāng)在其周圍進行補孔作業(yè)，補孔后相關(guān)工作人員要及時開展對新孔進行檢查及維護工作，確保其能夠可靠、安全運行。
2.2爆破流程
爆破是露天開采時的必要流程，對于整個采礦過程具有至關(guān)重要的作用。爆破是礦產(chǎn)開采中最危險的作業(yè)步驟之一，因此對于其作業(yè)的安全性應(yīng)當(dāng)足夠重視。因此在進行爆破工作時首先要確保開采前定制的計劃能夠順利進行，其各項工作細節(jié)能夠落實到位，以此來確保爆破工作能夠安全、有效[5]。其次，采用符合行業(yè)標(biāo)準及施工實際情況的開采、爆破設(shè)備，以及對爆破范圍進行預(yù)先設(shè)置也能顯著提升開采現(xiàn)場的爆破效率。此外在進行爆破作業(yè)時還要安排具有專業(yè)爆破知識及經(jīng)驗的工作人員進行現(xiàn)場指導(dǎo)，以便施工現(xiàn)場出現(xiàn)問題能夠得到及時解決。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，部分較為安全的新型爆破材料及設(shè)備逐漸被應(yīng)用到開采作業(yè)中，對采礦爆破作業(yè)安全性的提升起到了重要作用。
2.3采裝流程
在進行露天采礦時采裝和運輸技術(shù)對整個開采進度起到比較重要的作用。在開采過程中只有將已經(jīng)開采出的巖石、礦石進行分別裝車運輸才能確保采礦工作繼續(xù)進行[6]。因此對于礦產(chǎn)的采裝首先要根據(jù)現(xiàn)場開采實際情況科學(xué)、合理的制定開采計劃，選擇對應(yīng)的工藝及流程，選用水平分層法或臺階法自上而下進行開采等方式，來確保達到預(yù)期開采效果，在進行鏟裝時要制定相關(guān)計劃并嚴格落實，合理安排現(xiàn)場操作，使鏟裝操作能分類、有序進行，對于運輸過程，應(yīng)當(dāng)根據(jù)礦巖的實際去向進行合理統(tǒng)籌安排，在確保運輸效率的前提下，盡量減小運輸成本及對環(huán)境的污染。
2.4排土流程
排土在露天采礦整個流程中不可或缺，排土流程技術(shù)關(guān)鍵不僅體現(xiàn)在對于排土操作以及后續(xù)運輸過程中對于經(jīng)濟成本方面的控制，更關(guān)系到整個露天采礦工程規(guī)模[7]。當(dāng)前的采礦工程中一般是通過挖掘機進行鏟裝后由汽車進行運輸?shù)脚磐翀龅呐磐练绞?，對于各種地質(zhì)地貌均能適用，且具有機動靈巧的特點。還可以通過建設(shè)平原型排土場的方式進行排土，該方式的技術(shù)工藝容易掌握，且建設(shè)周期短、成本較低。
3露天采礦新興技術(shù)及其要點
3.1陡幫開采技術(shù)
隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，露天采礦技術(shù)得到相應(yīng)的發(fā)展，露天開采在礦產(chǎn)開采中得到廣泛應(yīng)用。露天采礦技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其對于施工條件要求較高的問題日益凸顯，在地質(zhì)條件較差的施工地進行開采時，其采礦效率將會顯著降低[8]。隨著不斷深入研究，陡幫開采技術(shù)應(yīng)運而生，其不僅解決了露天采礦對于采礦施工現(xiàn)場條件要求高的難題，還具有前期剝離量較小、建設(shè)周期短、施工作業(yè)量低等優(yōu)點，目前主要應(yīng)用于凹陷露天礦。在此過程中幾個采礦臺階共用同一平臺，各個臺階的工作幫坡角要確保在16°以上，不僅能維持邊坡穩(wěn)定，還能使其基建周期得到明顯縮減。此外，在進行陡幫開采時要注意根據(jù)開采深度及施工現(xiàn)場地質(zhì)特點選擇對應(yīng)的工藝參數(shù)。采用陡幫開采能顯著提高采礦效率，使采礦成本降低，提升采礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。
3.2膠結(jié)充填采礦技術(shù)
隨著露天采礦各種新技術(shù)的普及，膠結(jié)充填采礦技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前露天采礦技術(shù)中使用頻率高的技術(shù)。采用此技術(shù)進行礦產(chǎn)開采不僅能提高施工的質(zhì)量及效率，更能降低開采過程中對周邊環(huán)境的破壞，但在實際開采中對于充填和開采比例的調(diào)配卻成為礦產(chǎn)開采中的重要難題。若在礦產(chǎn)開采過程中對于填充和開采的比例分配不合理會給整個采礦過程造成嚴重影響，只有當(dāng)兩者處于合適的比例才能提升開采的效率[9]。當(dāng)前這一問題正隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高得到有效的改善，且隨著更加先進的露天采礦設(shè)備的普及和應(yīng)用，更加促進了膠結(jié)充填采礦技術(shù)的發(fā)展，使露天采礦技術(shù)得到不斷改進和完善。
3.3高臺階采礦技術(shù)
隨著露天采礦技術(shù)的不斷普及以及相關(guān)儀器設(shè)備的發(fā)展，高臺階采礦技術(shù)逐漸被國際廣泛應(yīng)用。國內(nèi)對于此項技術(shù)的研究起步較晚，國內(nèi)采用此方式進行露天采礦施工數(shù)目有限且臺階高度也較低，臺階高度最高僅為15m。采用此方式進行采礦需要對巷道的具體位置進行詳細分析，以此制定開采參數(shù)和相應(yīng)計劃，通過在施工區(qū)域開設(shè)平行巷道，將露天礦外部與斜坡道進行連接，使臺階高度進一步提升，隨著大型采礦設(shè)備的應(yīng)用，使高臺階采礦技術(shù)得到進一步應(yīng)用和普及，對于提高采礦作業(yè)的連續(xù)性，降低運輸及開采成本及保護環(huán)境具有現(xiàn)實意義。
3.4采礦現(xiàn)場排水技術(shù)
由于在進行礦產(chǎn)開采時可能存在滲水現(xiàn)象，可能造成嚴重安全事故，因此開采現(xiàn)場的防水和排水技術(shù)具有重要意義[10]。采礦現(xiàn)場的防排水技術(shù)水平是確保開采過程安全進行的重要途徑，采礦現(xiàn)場運用相關(guān)技術(shù)能有效防止施工范圍內(nèi)地表水的滲入，不僅能使所采礦石的含水量得到顯著降低，使采礦效率得到顯著提升，更能確保采礦過程能夠安全進行。對于山坡地貌進行露天采礦時，地表水能按照其地貌、地形自然地流到施工現(xiàn)場之外的區(qū)域，對于凹陷地貌的露天采礦則應(yīng)當(dāng)提前進行相關(guān)設(shè)計，在施工平臺之上修建攔截水的裝置，并將其排出施工范圍，以此使采場底部機械排水的壓力得到緩解，提高采礦效率和安全程度。
4結(jié)束語
隨著采礦行業(yè)的不斷發(fā)展及露天采礦技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為工業(yè)生產(chǎn)提供了大量的礦石原料。隨著礦產(chǎn)技術(shù)及機械設(shè)備的不斷升級和改進，使得露天采礦技術(shù)得到不斷完善，在采礦的作業(yè)效率、礦石質(zhì)量及施工過程中的安全性方面有著顯著的提升。對于露天采礦中穿孔、爆破、采裝、排土等具體流程進行逐步升級和創(chuàng)新，并逐漸發(fā)展出一批新型的露天開采技術(shù)，如陡幫、高臺、膠結(jié)充填采礦技術(shù)等，使采礦行業(yè)蓬勃發(fā)展，有利于采礦過程中對生態(tài)環(huán)境的保護、礦產(chǎn)資源的合理利用及采礦企業(yè)經(jīng)濟效益的提高。
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作者：劉海洋 單位：中鐵十九局集團礦業(yè)投資有限公司
